I den industrielle tidsalderen har menneskeheten flyttet enorme karbonlagre fra jorda over til atmosfæren. Selv om vi nå er klar over konsekvensene dette kan ha for klimaet på jorda, er en stor del av verdens energibruk fremdeles basert på forbrenning av karbonforbindelser.
Kjemisk sett går prosessen ut på at brennbart materiale (karbon) oksideres og produserer kraft til forflytning, oppvarming og andre energikrevende funksjoner. Samfunnet har etter hvert gjort seg svært avhengig av denne typen forbrenningsprosess, men når skal vi trappe ned?
I lys av den raske teknologiske utviklingen som skjer på mange samfunnsområder, for eksempel innen moderne elektronikk og nanoteknologi, foregår det forbløffende lite forskning på hvordan vi kan frigjøre oss fra de til dels primitive prinsippene for utnytting av energi som forbrenning av karbon representerer.
Energikilder på sikt
Det kan se ut til at det mangler vilje til å flytte fokuset fra forbrenning av olje og gass til alternative former for energiutnytting. Mennesket har tilgang til energikilder som på sikt kan utnyttes uten utslipp.
Temperaturgradienter i luften er ett eksempel. Temperaturforskjellene i luften, i områdene mellom skygge og soleksponert grunn, overskyet og klart vær, induserer store massebevegelser i luften.
Denne energien stammer fra temperaturforskjeller og prosessen er spontan, kontinuerlig og uavhengig av forbrenning.Vindturbiner høster på sin side energi fra vind, men her er det de storskala effektene av temperaturgradienter (vind) som blir brukt til å drive turbiner.
Solceller høster solenergi fra soleksponering, men har svært lav effekt i overskyet vær. Både vindkraft og solenergi har en lav utnyttelsesgrad i forhold til energimengden som er i omløp i luftsystemet.
Det finnes imidlertid mer energi i temperaturgradienter enn i vindkraft. Den energien som opprettes i grenseflaten mellom varme og kulde, er en energi som faktisk kan høstes. Bevegelse av atomer og partikler i slike områder kan, som når vann faller og driver en turbin, brukes til å drive “nanoturbiner” eller “nanoenergiomformere”.
Mange nanoturbiner koblet sammen kan, stimulert av en temperaturforskjell på en nanomekanisk fornuftig måte (polaritet, re-orientering av nanokomponenter), knyttes til større mekanismer som omdanner energien til elektrisitet. Denne elektrisiteten kan forsterkes i nett av “nanoenergihøstere”, som kan nyttegjøre energi fra temperaturgradienter knyttet til sol og skygge.
Bedre alternativer
Utnytting av denne typen energi kan virke fjernt og utenfor rekkevidde, men dersom en tenker seg alle disse atomene som flyttes spontant, hvorfor ikke høste denne energien som et fremtidig alternativ til fortsatt miljø- og klimabelastende forbrenning av olje og gass.
Spontane atomære bevegelser kan således utnyttes for å bidra til å dekke fremtidens energibehov. På Vestlandsforsking arbeides det med miljøaspekter ved fornybar energi og bio-nanoteknologiske systemer.
En forskergruppe i USA viste aktualiteten av disse anskuelsene da de nylig publiserte i Nano Letters om en elektrisk arkitektur som benytter biologiske komponenter til å endre på strømtilførselen i et nanosystem.
I lys av dette arbeides det med å utvikle alternative strømkretser som muliggjør kommunikasjon mellom de ulike delene av nanosystemene. De multipliserer energien for å kunne drive mekaniske enheter ved bruk av nano- og biologiske komponenter, spesielt visse typer enzymer, som drives av salt og vann .
Tidlige resultater fra arbeidene peker mot at det finnes bedre alternativer enn forbrenning. Politikere og industri gjør klokt i å trappe opp forsøkene på frigjøring fra dagens avhengighet av forbrenning og heller tenke i helt nye baner.
Når er nok?
Men selv om disse formene for energi kan vise seg å være store og etter hvert også praktisk tilgjengelige i tilstrekkelig omfang, er det viktig å ha med seg at all erfaring så langt i menneskehetens historie tilsier at all form for utvinning av energi medfører negative miljøkonsekvenser.
Og enda viktigere: De samme erfaringene viser at de aktivitetene som forbruker energi også alltid medfører negative miljøkonsekvenser. Vi bruker eksempelvis energi til å bygge og varme opp hus. Men husbygging medfører også tap av biologisk mangfold på grunn av hogst av tømmer og fordi biologisk produktivt areal blir lagt under asfalt.
I tillegg til å stille spørsmål ved hva slags type energi mennesket bør utnytte framover, er vi også nødt til å stille det grunnleggende spørsmålet: ”Når er nok”; altså : Hvor mye – ikke bare hvilken type - energi bør mennesket klare seg med?
Dette spørsmålet blir i dag ikke stilt, verken i politikken, og knapt nok i forskningen.
Referanser:
Huang SC mfl: Carbon nanotube transistor controlled by a biological ion pump gate. Nano Lett. 2010;10:1812-6.
Alabi AA mfl: Portability of paddle motif function and pharmacology in voltage sensors. Nature, Vol. 450, No. pp.370-375. 2007.
